具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方法，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例一

根据本发明的实施例，提供了一种列车制动方法，该方法应用于列车系统，该列车系统包括：列车控制和管理系统(Train Control and Management System,TCMS)、TCMS的核心网关模块、列车自动控制系统(Automatic Train Control,ATC)、制动控制单元(Braking Control Unit,BCU)、牵引控制单元(Drawing Control Unit,DCU)等。

TCMS作为列车控制和管理系统，主要包含三类功能，分别为：控制功能、监视和统计功能、诊断和记录功能。其中，牵引制动指令是由TCMS采集硬线指令,发送给BCU的DCU，因此TCMS参与列车的牵引制动控制；DCU作为牵引控制单元，主要实现列车的牵引功能和电制动功能；BCU作为列车的制动控制单元，主要实现列车的制动功能。传统列车控制中，列车的制动过程需要DCU和BCU相互配合：当TCMS采集到有效的制动指令，将向DCU和BCU发出制动指令，在较高的速度，DCU施加电制动，直至列车减速到一个较低的速度，此时，DCU退出电制动，BCU进行空气制动施加，直至列车减速至零。ATC作为列车自动控制系统，负责列车正线运营时列车的精确停车控制，即牵引制动指令在正线运营时，根本来源为ATC。

现有技术通常采用电制动退出点速度计算和阈值比较的方法对电空制动进行联合控制，不涉及采用纯电制动对列车停车进行控制的方法。考虑到正常情况下列车中当前可用的DCU的电制动能力之和(即当前可用的DCU所能提供的总电制动力)实际上大于列车所需的实际电制动力，本发明仅采用牵引控制单元DCU的电制动力对列车进行停车控制。TCMS采集列车所需的制动级位和整车载荷，通过制动级位和整车载荷计算列车所需的电制动力；其次，TCMS采集牵引控制单元DCU可用的个数，通过列车所需的电制动力和当前可用的DCU数量计算出分配给每个DCU的电制动力大小，获得每个DCU所需执行的电制动力；最后，TCMS将每个可用的DCU所需执行的电制动力分别发送给对应的DCU，以使每个可用的DCU按照与其对应的所需执行的电制动力执行电制动，直至列车车速为0，全程无需空气制动的配合，也就无需复杂的电制动力退出速度点计算或比较，仅通过电制动停车。

本发明在进行纯电制动停车时，从传输时延考虑，减少列车各子系统间的传输信号配合，仅通过TCMS与DCU、ATC间的配合，无需BCU的空气制动施加；从计算时延考虑，无需复杂的计算模型，无需计算电制动力退出点和空气制动力补充点；从而简化列车停车的制动过程，提高列车制动停车的准确性，降低列车欠标或冲标的发生频率。

为了进一步提升列车停车的准确性和可靠性，本发明还考虑了DCU电制动力丢失的情况，对列车所需的电制动力与当前可用的DCU所能提供的总电制动力进行比较，若当前可用的DCU所能提供的总电制动力大于列车所需的电制动力，才进行纯电制动停车控制，否则，按照传统方式进行电空制动配合停车。

如图1所示，本发明实施例所述的方法包括：

步骤S101，当接收到制动指令时，计算所述列车所需的电制动力；

现有的城市轨道交通列车包括拖车和动车，本实施例中，TCMS的核心网关模块安装于拖车中，DCU安装于动车中，而BCU在每节车厢中均安装。DCU可以对本身的电制动能力和牵引能力进行计算，并反馈给TCMS；BCU可以通过载重传感器对列车载荷进行采集，并反馈给TCMS；此外，DCU和BCU都可以对自身进行故障诊断，并反馈给TCMS。

本实施例中，当列车采用自动驾驶模式进行载客运营时，所述制动指令由上述列车系统中的ATC发出；当列车采用手动驾驶模式进行载客运营时，所述制动指令由司机操作制动手柄而发出。TCMS接收该制动指令，并计算列车所需的电制动力。

具体地，当ATC发出制动指令或司机操作手柄触发列车制动时，列车系统中预先设置的模拟量采集模块采集制动装置输出的电信号值，该电信号值可以为司控器手柄输出的电压值或电流值或其他的电信号值。将该电信号值包含于上述制动指令中发送给TCMS，即TCMS采集到的制动指令中包括列车的制动装置输出的电信号值。则，步骤S101所述的当接收到制动指令时，计算所述列车所需的电制动力，包括：基于所述电信号值，计算所述列车所需的制动级位；获取所述列车的整车载荷；基于所述列车所需的制动级位和所述列车的整车载荷，计算所述列车所需的电制动力。

以电信号值为电压值为例，即本实施例中，所述列车的制动装置输出的电信号值包括：所述列车的司控器手柄输出的电压值，则本实施例采用以下表达式计算所述列车所需的制动级位：

其中，Br为所述列车所需的制动级位；U为所述列车的司控器手柄输出的电压值；U₀为已知的所述司控器手柄的零位电压；U_F为已知的所述司控器手柄的满级位电压。TCMS通过上述计算方式将采集到的司控器手柄输出的电压值U转换为制动级位Br。

本实施例中，在列车的每节车厢中均安装载重传感器，以采集每节车厢的载荷，并将其反馈给TCMS，TCMS将每节车厢的载荷相加获得整车载荷：

W＝W₁+W₂+…+W_M

其中，M为列车编组数，即列车车厢的数量；W_M为第M节车厢的载荷；W为所述列车的整车载荷。

本实施例中，具体采用以下表达式计算所述列车所需的电制动力：

F_EB＝W×Br

其中，F_EB为所述列车所需的电制动力；W为所述列车的整车载荷；Br为所述列车所需的制动级位。

此外，TCMS接收到制动指令时，不仅计算列车所需的电制动力，还将该制动指令发送给BCU和DCU，同时对当前可用的DCU所能提供的总电制动力是否大于列车所需的电制动力进行判断。若当前可用的DCU所能提供的总电制动力大于列车所需的电制动力，将电制动停车标志位发送给DCU和BCU，并通知BCU无需施加空气制动。

步骤S102，获取所述列车中当前可用的DCU；

本实施例中，由TCMS来获取列车中当前可用的DCU。列车中的各个DCU可以将本身是否可用以及本身所能提供的电制动力大小反馈给TCMS，TCMS将各个可用的DCU所能提供的电制动力大小相加可得到当前可用的DCU所能提供的总电制动力。

本实施例中所述的当前可用的DCU是指，当前可正常工作的DCU。当某个DCU发生物理故障或通信故障或被切除时，该DCU能够及时将自身的状态反馈给TCMS。或者，TCMS也可以通过其与各个DCU之间的硬线信号来判断某个DCU是否可用，当某个DCU发生故障或被切除时，该DCU与TCMS之间无硬线信号。

在实际应用中，DCU对自身进行故障诊断，一旦DCU发生故障，便通过MVB网络反馈给TCMS，或者一旦DCU通信信号不再正常跳动，TCMS将判断此DCU不可用；此外，一旦司机对DCU进行切除操作，DCU也会将切除状态通过MVB网络(或以太网)反馈给TCMS，TCMS收到DCU已切除后，也将判断此DCU不可用。

即本实施例中，TCMS可以通过MVB网络(或以太网)来获取列车中当前可用的DCU，具体包括：当前可用的DCU的数量、每个DCU的标识等。

步骤S103，将所述列车所需的电制动力按照预设算法分配给所述当前可用的DCU，获得每个所述DCU所需执行的电制动力；

本实施例中，由TCMS来执行上述分配操作，可以采用以下两种方式来分配列车所需的电制动力：

第一种方式为，将所述列车所需的电制动力平均分配给所述当前可用的DCU，获得每个所述DCU所需执行的电制动力。

例如，列车所需的电制动力为100KN，当前可用的DCU有5个，则每个DCU所需执行的电制动力为20KN。

第二种方式为，将所述列车所需的电制动力按比例分配给所述当前可用的DCU，获得每个所述DCU所需执行的电制动力。具体地，获取每个所述DCU所能提供的电制动力；基于每个所述DCU所能提供的电制动力，获得所述DCU所能提供的总电制动力；基于所述列车所需的电制动力、所述DCU所能提供的总电制动力和每个所述DCU所能提供的电制动力，计算获得每个所述DCU所需执行的电制动力。

本实施例优选采用上述第二种方式来计算每个DCU所需执行的电制动力，以使分配过程更加合理、准确，从而得到更加准确的制动停车效果。

本实施例中，具体采用以下表达式计算获得每个所述DCU所需执行的电制动力：

其中，f_EN为每个所述DCU所需执行的电制动力；F_EB为所述列车所需的电制动力；F_AB为所述DCU所能提供的总电制动力；f_N为每个所述DCU所能提供的电制动力。

例如，列车所需的电制动力为45KN，当前DCU可用数量为3个，DCU1所能提供的电制动力为20KN，DCU2所能提供的电制动力为30KN，DCU3所能提供的电制动力为15KN，则按照上述方法，分配给DCU1的实际电制动力(即DCU1所需执行的电制动力)为10KN，分配给DCU2的实际电制动力(即DCU2所需执行的电制动力)为15KN，分配给DCU3的实际电制动力(即DCU3所需执行的电制动力)为20KN。

步骤S104，将每个所述DCU所需执行的电制动力发送给对应的DCU，以使每个所述DCU按照与其对应的所需执行的电制动力执行电制动，直至所述列车车速为0。

本实施例中，由TCMS将每个可用的DCU所需执行的电制动力发送给对应的DCU。

为了进一步提高停车的可靠性和准确性，在将所述列车所需的电制动力按照预设算法分配给所述当前可用的DCU，获得每个所述DCU所需执行的电制动力之前，本实施例所述的方法还包括：获取每个所述DCU所能提供的电制动力；基于每个所述DCU所能提供的电制动力，获得所述DCU所能提供的总电制动力；判断所述DCU所能提供的总电制动力是否大于所述列车所需的电制动力；当所述DCU所能提供的总电制动力不大于所述列车所需的电制动力时，发送用于指示采用已有的电空制动方式对所述列车进行制动的指令。即此时，仍然采用传统的电空制动相配合的方式来控制列车停车。

具体地，采用以下表达式计算所述DCU所能提供的总电制动力，其中，所述DCU指的是当前可用的DCU：

F_AB＝f₁+f₂+…+f_N

其中，F_AB为所述DCU所能提供的总电制动力，即当前可用的DCU所能提供的总电制动力；N为第N个可用的DCU；f_N为第N个可用的DCU所能提供的电制动力。

以下以实际制动过程为例，详细说明本实施例的实现过程：

如图2所示，本实施例提供的列车制动方法，包括：

步骤一，TCMS接收有效的制动指令；

该有效的制动指令由基于自动驾驶模式下的列车系统中的ATC发出，或者，由基于手动驾驶模式下的制动手柄发出。

步骤二，TCMS计算列车所需的电制动力；

本实施例中，基于列车所需的制动级位和列车的整车载荷来计算列车所需的电制动力。

具体地，采用以下表达式计算列车所需的制动级位：

其中，Br为所述列车所需的制动级位；U为所述列车的司控器手柄输出的电压值；U₀为已知的所述司控器手柄的零位电压；U_F为已知的所述司控器手柄的满级位电压。

采用以下表达式计算列车的整车载荷：

W＝W₁+W₂+…+W_M

其中，M为列车编组数，即列车车厢的数量；W_M为第M节车厢的载荷；W为所述列车的整车载荷。

采用以下表达式计算列车所需的电制动力：

F_EB＝W×Br

其中，F_EB为所述列车所需的电制动力；W为所述列车的整车载荷；Br为所述列车所需的制动级位。

步骤三，TCMS计算当前可用的DCU所能提供的总电制动力；

本实施例中，采用以下表达式计算当前可用的DCU所能提供的总电制动力：

F_AB＝f₁+f₂+…+f_N

其中，F_AB为所述DCU所能提供的总电制动力，即当前可用的DCU所能提供的总电制动力；N为第N个可用的DCU；f_N为第N个可用的DCU所能提供的电制动力。

步骤四，TCMS判断当前可用的DCU所能提供的总电制动力F_AB是否大于列车所需的电制动力F_EB；若F_AB>F_EB，进入步骤五；否则，进入步骤十；

步骤五，TCMS判断电制动停车有效，发送一个电制动停车指令EB0给BCU和DCU，通知BCU无需施加空气制动、通知DCU进入电制动停车模式，并准备好进行电制动力施加；

步骤六，TCMS将列车所需的电制动力按比例分配给当前可用的DCU，获得每个DCU所需执行的电制动力，并将每个DCU所需执行的电制动力发送给对应的DCU；

具体地，采用以下表达式计算获得每个DCU所需执行的电制动力：

其中，f_EN为每个所述DCU所需执行的电制动力；F_EB为所述列车所需的电制动力；F_AB为所述DCU所能提供的总电制动力；f_N为每个所述DCU所能提供的电制动力。

步骤七，每个可用的DCU接收由TCMS发送的电制动力，按照与其对应的所需执行的电制动力执行电制动，直至所述列车车速为0；

步骤八，TCMS一旦采集到列车车速为0的信号，撤销电制动停车指令EB0，通知所有可用的DCU，电制动停车模式已结束，无需再进行电制动力施加；

步骤九，DCU接收到电制动停车撤销指令，不再进行电制动力的施加；

步骤十，采用已有的电空制动方式对列车进行制动。

本发明实施例提供的一种列车制动方法，当接收到制动指令时，计算列车所需的电制动力，并将列车所需的电制动力按照预设算法分配给当前可用的DCU，获得每个DCU所需执行的电制动力，进而使得每个DCU按照与其对应的所需执行的电制动力执行电制动，直至所述列车车速为0。可见，本发明提供的技术方案，仅通过DCU来执行纯电制动停车，而无需与空气制动进行配合，减少了列车制动过程所需相互配合的子系统的数量，且无需复杂的计算模型来计算电制动退出点和空气制动补充点，即降低了列车制动过程中的传输延时和计算延时，因而具有更准确的停车效果。因此，本发明提供的技术方案，能够提高列车制动停车的准确性，从而降低列车欠标或冲标的发生频率。

实施例二

与上述方法实施例相对应地，本发明还提供一种列车制动装置，如图3所示，所述装置包括：

计算单元201，用于当接收到制动指令时，计算所述列车所需的电制动力；

DCU获取单元202，用于获取所述列车中当前可用的DCU；

分配单元203，用于将所述列车所需的电制动力按照预设算法分配给所述当前可用的DCU，获得每个所述DCU所需执行的电制动力；

发送单元204，用于将每个所述DCU所需执行的电制动力发送给对应的DCU，以使每个所述DCU按照与其对应的所需执行的电制动力执行电制动，直至所述列车车速为0。

本实施例中，所述制动指令包括：所述列车的制动装置输出的电信号值；所述计算单元201包括：

第一计算子单元，用于基于所述电信号值，计算所述列车所需的制动级位；

整车载荷获取单元，用于获取所述列车的整车载荷；

第二计算子单元，用于基于所述列车所需的制动级位和所述列车的整车载荷，计算所述列车所需的电制动力。

本实施例中，所述列车的制动装置输出的电信号值包括：所述列车的司控器手柄输出的电压值；所述第一计算子单元采用以下表达式计算所述列车所需的制动级位：

其中，Br为所述列车所需的制动级位；U为所述列车的司控器手柄输出的电压值；U₀为已知的所述司控器手柄的零位电压；U_F为已知的所述司控器手柄的满级位电压。

本实施例中，所述第二计算子单元采用以下表达式计算所述列车所需的电制动力：

F_EB＝W×Br

其中，F_EB为所述列车所需的电制动力；W为所述列车的整车载荷；Br为所述列车所需的制动级位。

本实施例中，所述分配单元203包括：

平均分配单元，用于将所述列车所需的电制动力平均分配给所述当前可用的DCU，获得每个所述DCU所需执行的电制动力。

本实施例中，所述分配单元203还可以包括：

获取子单元，用于获取每个所述DCU所能提供的电制动力；

总电制动力获取单元，用于基于每个所述DCU所能提供的电制动力，获得所述DCU所能提供的总电制动力；

第三计算子单元，用于基于所述列车所需的电制动力、所述DCU所能提供的总电制动力和每个所述DCU所能提供的电制动力，计算获得每个所述DCU所需执行的电制动力。

本实施例中，所述第三计算子单元采用以下表达式计算获得每个所述DCU所需执行的电制动力：

其中，f_EN为每个所述DCU所需执行的电制动力；F_EB为所述列车所需的电制动力；F_AB为所述DCU所能提供的总电制动力；f_N为每个所述DCU所能提供的电制动力。

本实施例中，在所述将所述列车所需的电制动力按照预设算法分配给所述当前可用的DCU，获得每个所述DCU所需执行的电制动力之前，所述获取子单元获取每个所述DCU所能提供的电制动力；所述总电制动力获取单元基于每个所述DCU所能提供的电制动力，获得所述DCU所能提供的总电制动力。进一步地，如图4所示，本实施例所述的装置还包括：

判断单元205，用于判断所述DCU所能提供的总电制动力是否大于所述列车所需的电制动力；

所述发送单元204还用于当所述DCU所能提供的总电制动力不大于所述列车所需的电制动力时，发送用于指示采用已有的电空制动方式对所述列车进行制动的指令。

上述装置的工作原理、工作流程等涉及具体实施方式的内容可参见本发明所提供的列车制动方法的具体实施方式，此处不再对相同的技术内容进行详细描述。

本发明实施例提供的一种列车制动装置，当接收到制动指令时，计算列车所需的电制动力，并将列车所需的电制动力按照预设算法分配给当前可用的DCU，获得每个DCU所需执行的电制动力，进而使得每个DCU按照与其对应的所需执行的电制动力执行电制动，直至所述列车车速为0。可见，本发明提供的技术方案，仅通过DCU来执行纯电制动停车，而无需与空气制动进行配合，减少了列车制动过程所需相互配合的子系统的数量，且无需复杂的计算模型来计算电制动退出点和空气制动补充点，即降低了列车制动过程中的传输延时和计算延时，因而具有更准确的停车效果。因此，本发明提供的技术方案，能够提高列车制动停车的准确性，从而降低列车欠标或冲标的发生频率。

实施例三

根据本发明的实施例，还提供了一种存储介质，所述存储介质上存储有程序代码，所述程序代码被处理器执行时，实现如上述实施例任一项所述的列车制动方法。

实施例四

根据本发明的实施例，还提供了一种电子设备，所述电子设备包括存储器、处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的程序代码，所述程序代码被所述处理器执行时，实现如上述实施例任一项所述的列车制动方法。

本发明实施例提供的一种列车制动方法、装置、存储介质及电子设备，当接收到制动指令时，计算列车所需的电制动力，并将列车所需的电制动力按照预设算法分配给当前可用的DCU，获得每个DCU所需执行的电制动力，进而使得每个DCU按照与其对应的所需执行的电制动力执行电制动，直至所述列车车速为0。可见，本发明提供的技术方案，仅通过DCU来执行纯电制动停车，而无需与空气制动进行配合，减少了列车制动过程所需相互配合的子系统的数量，且无需复杂的计算模型来计算电制动退出点和空气制动补充点，即降低了列车制动过程中的传输延时和计算延时，因而具有更准确的停车效果。因此，本发明提供的技术方案，能够提高列车制动停车的准确性，从而降低列车欠标或冲标的发生频率。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台电子设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。